专利名称：烟气脱硝设备的制作方法
技术领域：
烟气脱硝设备技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种烟气脱硝设备。
技术背景[0002]烟气是热电厂的主要排放物之一，通过可燃物在燃烧器(即锅炉)中燃烧产生。 由于烟气中通常含有大量的氮氧化物NO1^BNO,这些氮氧化物如果直接排放到大气中， 会导致腐蚀性很强的酸雨，因此烟气在排放之前必须经过脱氮(即脱硝)处理。[0003]目前，运用比较成熟的烟气脱硝技术主要有两种选择性催化还原6CR)工 艺和选择性非催化还原脱硝6NCR)工艺。SCR和SNCR脱硝工艺的化学反应原理都 是一样的，都是将脱硝剂(尿素或者氨)与烟气接触，使脱硝剂与烟气中的NOx进行选 择性还原反应生成氮气(N2)和水蒸气(H2O)。SNCR工艺一般在锅炉的炉膛内即燃烧 区(800-1250°C)进行选择性还原反应。SCR工艺则是在烟道内设置催化剂床层，在 280-420°C温度下，在催化剂存在的条件下进行催化选择性还原反应。[0004]SNCR和SCR各自有优缺点，SNCR的优点是不需要价格昂贵的催化剂床，缺点 是脱硝效果较差，脱硝率一般不超过40%。SCR的缺点则是需要使用价格昂贵的催化剂 床，而且需要有足够的空间设置催化剂床，优点则是脱硝效果较SNCR好，脱硝率一般 为60%以下。由此可见，烟气脱硝工艺中的脱硝率有待进一步提高。[0005]此外，由于烟气中存在大量的灰尘，这些灰尘在经过烟道时会沉积在催化剂床 层上，从而使脱硝的效率降低。实用新型内容[0006]本实用新型的目的是为了克服现有烟气脱硝设备存在的脱硝率较低的缺点，提 供一种脱硝率较高的烟气脱硝设备。[0007]本实用新型提供了一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道以及设置在该烟道内的 脱硝剂供给装置和催化剂床层，其中，该设备还包括脱硝剂补给装置和声波吹灰器，沿 烟气的流动方向，所述脱硝剂供给装置、脱硝剂补给装置、声波吹灰器和催化剂床层依 次设置在所述烟道内；所述声波吹灰器用于对所述催化剂床层进行吹扫。[0008]本实用新型通过在催化剂床层的上游设置脱硝剂补氨装置，使得本实用新型的 烟气脱硝设备能够很好地实现SNCR脱硝和SCR脱硝的结合，因此，与SNCR工艺相 比提高了脱硝效率，与SCR工艺相比在保证脱硝效率的情况下，降低了催化剂床层的厚 度，降低了成本。另外，通过在催化剂床层的上游设置声波吹灰器，使催化剂床层上沉 积的灰尘能够穿过催化剂床层的孔隙而被烟气带走，从而提高了脱硝的效率。
[0009]图1为本实用新型提供的烟气脱硝设备的结构示意图。
具体实施方式
[0010]
以下结合附图对本实用新型进行详细的说明。[0011]如图1所示，本实用新型提供了一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道1以及设置 在该烟道1内的脱硝剂供给装置2和催化剂床层4，其中，该设备还包括脱硝剂补给装置 3和声波吹灰器10，沿烟气的流动方向，所述脱硝剂供给装置2、脱硝剂补给装置3、声 波吹灰器10和催化剂床层4依次设置在所述烟道1内；所述声波吹灰器10用于对所述催 化剂床层4进行吹扫。[0012]在所述烟气脱硝设备中，所述烟道1的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形、正 方形或者各种不规则形状，烟道1本身可以是直行的，也可以是弯形的。根据本实用新 型的一种实施方式，所述烟道1包括第一垂直段a、第二垂直段c和水平段b，该水平段b 的两端分别与第一垂直段a和第二垂直段c的上部连通。[0013]根据本实用新型的一种实施方式，所述脱硝剂供给装置2位于第一垂直段a内， 所述催化剂床层4位于第二垂直段c内。所述脱硝剂补给装置3可以设置在所述第一垂直 段a、水平段b和第二垂直段c中的至少一处。优选情况下，所述脱硝剂补给装置3位于 第一垂直段a内。在这种情况下，所述脱硝剂供给装置2到第一垂直段a底部的最小距离 A、脱硝剂供给装置2到脱硝剂补给装置3的最小距离B和第一垂直段a的顶部到底部的 距离C之间优选满足A B C = 10-25 5-15 30，进一步优选满足A B C =15-23 5-13 30。此时所述脱硝剂补给装置3供给的脱硝剂进入所述烟道1的位置 对应于使用时所述烟道1的温度为800°C左右的区域，有利于脱硝剂为尿素时，尿素分解 为氨。通常情况下，相对于烟道1的第一垂直段a的高度为30米、宽度10米、深度10 米时，所述脱硝剂补给装置3位于所述第一垂直段a的23- 米的位置，所述脱硝剂供给 装置2位于所述第一垂直段a的15-23米的位置。[0014]根据本实用新型提供的烟气脱硝设备，尽管各种能够用来提供脱硝剂的装置均 可作为所述脱硝剂供给装置2和所述脱硝剂补给装置3，但优选情况下，所述脱硝剂供给 装置2和所述脱硝剂补给装置3各自为管道，该管道穿过烟道1的壁，伸入烟道1中，伸 入烟道1中的管道上形成有开口。脱硝剂通过该开口进入烟道内。[0015]进一步优选情况下，所述管道为多根，例如为3-10根。[0016]更进一步优选情况下，所述多根管道沿烟道1的轴向或周向排列。[0017]更进一步优选情况下，所述多根管道沿烟道1的轴向排列并沿烟道1的径向均勻 分布。[0018]进一步优选情况下，每根伸入烟道1中的管道上的开口为多个，如2-20个。[0019]更进一步优选情况下，每根伸入烟道1中的管道上的多个开口沿所述管道的轴 向分布。[0020]为了使所述脱硝剂与烟气的接触更加充分，所述开口的方向与烟道1中烟气流 动的方向相反，从而烟气与来自所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3的所述脱硝剂 非同向接触，能够更好的获得脱硝效果。[0021]本实用新型中，所述开口的方向与烟道1中烟气流动的方向相反并非绝对相 反，包括所述开口的方向朝下、朝向水平或者向下倾斜1-15°的情况。[0022]根据本实用新型的一种实施方式，所述烟道1的横截面积与所述脱硝剂供给装置2的所述管道的开口的总面积之比为5000-50000 1，所述烟道1的横截面积与所述脱 硝剂补给装置3的所述管道的开口的总面积之比为5000-50000 1。[0023]根据本实用新型的另一种实施方式，所述烟气脱硝设备还包括脱硝剂源(未示 出)，为脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3提供脱硝剂。所述脱硝剂源例如可以是 脱硝剂储罐或泵。所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3的一端端口与脱硝剂源连 通，另一端端口则穿过所述烟道1的壁而伸入所述烟道1内。脱硝剂供给装置2和脱硝 剂补给装置3可以共用一个脱硝剂源，也可以各自与不同的脱硝剂源连通，由不同的脱 硝剂源提供脱硝剂。所述脱硝剂可以是各种能够与NOx反应从而降低烟气中NOx含量的 试剂，例如可以是氨或各种在烟气脱硝条件下能够产生氨的物质，如尿素。上述脱硝剂 优选以其水溶液的形式使用，所述溶液的浓度已为本领域技术人员所公知，可以为脱硝 剂所能达到的各种浓度。为了降低脱硝剂的用量，优选所述脱硝剂以其饱和溶液的形式 使用。[0024]为了充分利用烟气中的热，优选情况下，所述烟道1尤其是所述烟道1的脱硝剂 供给装置2所在的第一垂直段a、水平段b以及催化剂床层4所在第二垂直段c的催化剂 床层4以上(即靠近水平段b)的部分由金属管围成。所述金属管例如可以是碳钢管、不 锈钢管、铜管、钛管或者各种金属合金管等。[0025]根据本实用新型提供的烟气脱硝设备，所述催化剂床层4为由催化剂形成的催 化剂床，所述催化剂床层4的厚度没有特别的限定，优选情况下，所述催化剂床层4的厚 度可以为1.5-2米。所述催化剂可以是各种能够催化脱硝剂与氮氧化物NOx反应，使氮 氧化物NOxR化为氮气的催化剂，优选为金属氧化物催化剂。例如，所述金属氧化物可 以是 V205、Fe2O3> CuO> Cr2O3> Co304、NiO> CeO2> La2O3> Pr6O11 > Nd2O3> Gd2O3> Yb2O3中的一种或多种，优选至少含有％05的金属氧化物的混合物。进一步优选所述催 化剂是分散在TiO2上、以V2O5为主要活性组分、WO3或MoO3为助催化剂的钒钛体系， 即\^205-\^03/^02或\^205-^/[003/沉02。由于通常烟气中存在大量的飞灰，从而给催化 剂的应用增加了难度，因此，为了防止堵塞、减少压力损失、增加机械强度，进一步优 选将上述金属氧化物固定在不锈钢板表面或制成蜂窝陶瓷状，形成板式催化剂或蜂窝状 催化剂，且在所述板式催化剂或蜂窝状催化剂中，以所述催化剂的总重量为基准，所述 金属氧化物的含量优选为1-5重量％。上述催化剂可以商购得到，例如可以购自日本触 媒化成、日立公司、德国雅佶隆公司以及美国的Cormetech公司。[0026]根据本实用新型提供的烟气脱硝设备，所述声波吹灰器10声波吹灰器7可以为 声波吹灰器，所述声波吹灰器包括辐射喇叭，所述辐射喇叭的开口方向与烟气流动方向 的夹角为80-90°，所述辐射喇叭的下沿到所述催化剂床层4的距离优选为5-50厘米。 在一种实施方式中，所述声波吹灰器还包括压缩气体提供装置，该压缩气体提供装置为 声波吹灰器提供压缩气体。[0027]本实用新型的烟气脱硝设备使用时，通过脱硝剂供给装置2将脱硝剂送入烟道1 内，与烟气在烟道1中接触并进行烟气的选择性非催化还原反应，降低烟气中的氮氧化 物含量，得到SNCR脱硝后的烟气，并通过脱硝剂补给装置3向该SNCR脱硝后的烟气中 补入脱硝剂。然后，使补入了脱硝剂的混合物通过催化剂床层4，进行烟气的选择性催化 脱硝即SCR脱硝，得到氮氧化物含量进一步降低的烟气。[0028]所述烟气与所述脱硝剂发生选择性非催化还原反应的条件包括温度优选为 800-1300°C更优选为800-1100°C，以氮元素计，脱硝剂中的氮与烟气中NOx的氮(以NO 计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)可以为0.3-1.5 1，优选为0.3-1 1，在该条件下接 触的时间优选为0.1-2秒，更优选为0.5-1秒。上述温度可以通过选择所述脱硝剂供给的 位置从而利用该温度段烟气本身的温度来实现，因而无需额外供热或降温。上述选择性 非催化还原的温度需要严格控制，当温度高于1300°C时，氨就被氧化为NOx，即发生下 述反应[0029]4ΝΗ3 + 502< => 4ΝΟ + 6H20[0030]而当温度低于800°C时，前述选择性非催化还原反应在无催化剂存在下不能发生。[0031]烟气选择性催化还原脱硝的条件包括，温度可以为280-420°C，优选为 300-400°C,烟气的体积空速可以为200-20000小时―1，优选为1000-10000小时、以氮 元素计，脱硝剂中的氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)可以 为 0.5-1.1 1，优选为 0.7-1 1。
权利要求1.一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道(1)以及设置在该烟道(1)内的脱硝剂供给装 置(2)和催化剂床层G)，其特征在于，该设备还包括脱硝剂补给装置( 和声波吹灰器 (10)，沿烟气的流动方向，所述脱硝剂供给装置O)、脱硝剂补给装置(3)、声波吹灰器 (10)和催化剂床层(4)依次设置在所述烟道(1)内，所述声波吹灰器(10)用于对所述催 化剂床层(4)进行吹扫。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述烟道(1)包括第一垂直段 (a)、第二垂直段(C)和水平段(b)，该水平段(b)的两端分别与第一垂直段(a)和第二垂 直段(c)的上部连通；所述脱硝剂供给装置( 位于第一垂直段(a)内，所述声波吹灰器 (10)和催化剂床层(4)位于第二垂直段(C)内。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述脱硝剂补给装置C3)位于 第一垂直段(a)内。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述脱硝剂供给装置( 到第 一垂直段(a)底部的距离Α、脱硝剂供给装置( 到脱硝剂补给装置(3)的距离B和第一 垂直段(a)的顶部到底部的距离C之间满足A B C = 10-25 5-15 30。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述脱硝剂供给装置( 和所 述脱硝剂补给装置C3)各自为管道，该管道穿过烟道的壁，伸入烟道中，伸入烟道中的 管道上形成有开口。
6.根据权利要求5所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述管道为多根，每根伸入烟 道(1)中的管道上的开口为多个。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述多个管道沿烟道(1)的轴 向或周向排列；每根伸入烟道(1)中的管道上的多个开口沿所述管道的轴向分布。
8.根据权利要求6所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述烟道(1)的横截面积与所 述脱硝剂供给装置( 的所述开口的总面积之比为5000-50000 1，所述烟道(1)的横截 面积与所述脱硝剂补给装置(3)的所述开口的总面积之比为5000-50000 1。
9.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述声波吹灰器(10)包括辐 射喇叭，所述辐射喇叭的开口方向与烟气流动方向的夹角为80-90°，所述辐射喇叭的下 沿到所述催化剂床层的距离为5-50厘米。
10.根据权利要求9所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述声波吹灰器还包括压缩 气体提供装置，该压缩气体提供装置为声波吹灰器提供压缩气体。
专利摘要一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道(1)以及设置在该烟道(1)内的脱硝剂供给装置(2)和催化剂床层(4)，其中，该设备还包括脱硝剂补给装置(3)和声波吹灰器(10)，沿烟气的流动方向，所述脱硝剂供给装置(2)、脱硝剂补给装置(3)、声波吹灰器(10)和催化剂床层(4)依次设置在所述烟道(1)内；所述声波吹灰器(10)位于所述催化剂床层(4)与所述脱硝剂补给装置(3)之间，用于对所述催化剂床层(4)进行吹扫。采用该烟气脱硝设备实现了烟气的SNCR和SCR联合脱硝，从而提高了脱硝率；而且，所述声波吹灰器能够使催化剂床层上沉积的灰尘能够穿过催化剂床层的孔隙而被烟气带走，从而提高了脱硝的效率。
文档编号B01D53/56GK201807310SQ20102026015
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年5月21日
发明者周国民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 赵海军 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司